CN108636741A - 丁腈橡胶金属复合板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及橡胶金属复合材料制备领域内的一种丁腈橡胶金属复合板的制备方法，是将表面清洗干净的金属薄板单面或两面涂覆专用增粘促进剂后，加热使其表干，其特征在于再通过辊涂、喷涂、淋涂或浸涂方式在金属薄板上涂覆水性丁腈橡胶涂料，经过烘道加热使水性丁腈橡胶涂料中的水挥发后，转入鼓风烘箱中高温硫化得到丁腈橡胶金属复合板。本发明克服了现有技术中溶剂型丁腈橡胶涂料制备、使用过程中有机溶剂挥发危害作业场所安全、人员健康及大气环境的缺陷，提供的丁腈橡胶金属复合板的制备方法不使用有机溶剂，对环境友好，产品附着力好，耐臭氧，低温性能优，耐燃油及氟利昂等介质，密封效果优异。

Description

丁腈橡胶金属复合板的制备方法
技术领域：
本发明属于橡胶金属复合材料的制备领域，具体涉及一种丁腈橡胶金属复合板的制备方法。
背景技术：
丁腈橡胶具有优异的耐油性、耐化学介质，被广泛用于各种耐油制品，通常以密封垫、密封圈、胶管、油封等制件形态提供。在高抗压应用场合，如汽车、摩托车内燃机密封垫，冰箱、空调压缩机密封垫等需采用金属骨架的橡胶金属复合板做密封材料，该密封垫不但需耐燃油、氟利昂等介质，还需耐高温，同时要求丁腈橡胶要与金属板材粘接牢固，确保其密封性能。现有的丁腈橡胶金属复合板，均采用将丁腈橡胶组合物/混炼胶及各种助剂溶解在有机溶剂(酯类、酮类及芳香烃类)中制备成溶剂型丁腈橡胶涂料，再涂覆(辊涂、喷涂、淋涂等方式)到金属板上的方法制得。溶剂型丁腈橡胶涂料的固含量一般低于35％，喷涂方式的固含量更低，因此在制备丁腈橡胶金属复合板时，溶剂型丁腈橡胶涂料中65％以上的有机溶剂会挥发。如直接排放到大气中，会对环境造成极大的危害；如通过处理后再排放，会消耗大量的能源并产生废水、废渣(如活性炭等)等二次污染。同时溶剂型丁腈橡胶涂料制备、使用过程中，对作业场所和操作人员的健康也有不利影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中溶剂型丁腈橡胶涂料制备、使用过程中有机溶剂挥发危害作业场所安全、人员健康及大气环境的缺陷，提供一种不使用有机溶剂，对环境友好，产品附着力好，耐臭氧，低温性能优，耐燃油及氟利昂等介质，密封效果优异的丁腈橡胶金属复合板的制备方法。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。
本发明的丁腈橡胶金属复合板的制备方法，是将表面清洗干净的金属薄板单面或两面涂覆专用增粘促进剂后，加热使其表干，其特征在于再通过辊涂、喷涂、淋涂或浸涂方式在金属薄板上涂覆水性丁腈橡胶涂料，经过烘道加热使水性丁腈橡胶涂料中的水挥发后，转入鼓风烘箱中高温硫化得到丁腈橡胶金属复合板；
所述水性丁腈橡胶涂料，以重量份计，由丁腈胶乳100份，炭黑1.5～5.0份，氧化锌1.5～5.0份，硫磺0.2～0.5份，去离子水20～35份，碱液1.0～3.5份，二氧化硅3～5份，阴离子表面活性剂0.2～5.0份，2-巯基苯并噻唑锌盐(ZMBT)0.03～0.1份，2-巯基苯并噻唑(M)0.01～0.06份，丙烯酸酯乳液0.1～1.0份，聚醚改性硅油0.2～0.6份混合搅拌均匀后，过滤制得。
上述方案中，所述水性丁腈橡胶涂料的制备过程是：
将炭黑加入到去离子水中，制成固含量以重量百分比计为30％～50％的水分散液体炭黑母膏；将二氧化硅加入到去离子水中，制成固含量以重量百分比计为20％～40％的水分散二氧化硅胶体；将炭黑母膏、氧化锌、硫磺、阴离子表面活性剂、2-巯基苯并噻唑锌盐(ZMBT)、2-巯基苯并噻唑(M)和全部去离子水中的1/3～1/2充分搅拌，混合均匀后，过滤制得母膏；将丁腈胶乳、剩余的去离子水、碱液、丙烯酸酯乳液、母膏、二氧化硅胶体、聚醚改性硅油在搅拌条件下依次加入，搅拌混合均匀后，过滤制得水性丁腈橡胶涂料。
上述方案中，所述丁腈胶乳的固含量以重量百分比计为35％～50％，丙烯腈含量以重量百分比计为27％～34％。
上述方案中，所述炭黑为补强剂，采用粒径为200～500nm的中粒子热裂法炭黑。
上述方案中，所述氧化锌为活性剂，平均粒径D50为0.5～10um。
上述方案中，所述二氧化硅为比表面积大于200m2/g的气相法白炭黑。
上述方案中，所述碱液的作用是调节体系pH值，以重量百分比计，为20％～30％的氨水溶液、1％～5％的氢氧化钠水溶液或10％～15％的碳酸氢钠水溶液。
上述方案中，所述丙烯酸酯乳液为固含量以重量百分比计20％～30％的丙烯酸-丙烯酸酯共聚乳液。
上述方案中，所述阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸盐。
本发明是发明人通过实践探索出来的科学实用的技术方案，丁腈橡胶采用低硫高促硫化体系，具有耐热，压缩变形小，耐腐蚀，耐油等性能。涂覆增粘促进剂保证了丁腈橡胶涂层与金属板间达到可靠粘接，因此本发明制得的丁腈橡胶金属复合密封板具有耐热，耐油，耐氟利昂，耐溶剂，优异的气密性，橡胶涂层与金属基材粘接牢固等优异综合性能。丁腈橡胶涂料采用水作为分散介质，在涂料制备、使用过程中完全去除了有机溶剂，使得生产场所干净，工人健康得到保证，无有机溶剂排放到大气中，不产生废水、废渣，同时对生产设备防爆要求大大降低。本发明生产过程采用环境友好型水性丁腈橡胶涂料，制备的丁腈橡胶金属复合板可满足内燃机汽缸垫、空调压缩机密封垫的苛刻使用要求。
本发明制备的丁腈橡胶金属复合板具有以下典型性能：
(1)外观：光亮、平滑；
(2)漆膜附着力：切割边缘完全平滑，无一格脱落(划格法)；
(3)耐温性：150℃×12h后，无起泡、脱落等异常现象；
(4)耐油：170℃汽油机油10W/30浸泡70h后，无起泡脱落现象。
本发明制备的丁腈橡胶金属复合板，适合制造各种汽车及摩托车内燃机汽缸垫片、进/排气岐管垫片、冷冻压缩机密封垫等。
综上所述，本发明克服了现有技术中溶剂型丁腈橡胶涂料制备、使用过程中有机溶剂挥发危害作业场所安全、人员健康及大气环境的缺陷，提供的丁腈橡胶金属复合板的制备方法不使用有机溶剂，对环境友好，产品附着力好，耐臭氧，低温性能优，耐燃油及氟利昂等介质，密封效果优异。
具体实施方式：
下面通过实施例进一步描述本发明，本发明不仅限于所述实施例。
实施例一
本例的丁腈橡胶金属复合板的制备方法，是将表面清洗干净的金属薄板单面或两面涂覆专用增粘促进剂后，加热使其表干，再通过辊涂、喷涂、淋涂或浸涂方式在金属薄板上涂覆水性丁腈橡胶涂料，经过烘道加热使水性丁腈橡胶涂料中的水挥发后，转入鼓风烘箱中高温硫化得到丁腈橡胶金属复合板；
所述水性丁腈橡胶涂料，以重量份计，由丁腈胶乳100份，炭黑1.5份，氧化锌3份，硫磺0.2份，去离子水35份，碱液2份，二氧化硅5份，阴离子表面活性剂0.5份，2-巯基苯并噻唑锌盐(ZMBT)0.08份，2-巯基苯并噻唑(M)0.04份，丙烯酸酯乳液0.5份，聚醚改性硅油0.5份混合搅拌均匀后，过滤制得。
水性丁腈橡胶涂料的制备过程是：将炭黑加入到去离子水中，制成固含量以重量百分比计为37.5％的水分散液体炭黑母膏；将二氧化硅加入到去离子水中，制成固含量以重量百分比计为30％的水分散二氧化硅胶体；将炭黑母膏、氧化锌、硫磺、阴离子表面活性剂、2-巯基苯并噻唑锌盐(ZMBT)、2-巯基苯并噻唑(M)和全部去离子水中的1/3～1/2充分搅拌，混合均匀后，过滤制得母膏；将丁腈胶乳、剩余的去离子水、碱液、丙烯酸酯乳液、母膏、二氧化硅胶体、聚醚改性硅油在搅拌条件下依次加入，搅拌混合均匀后，过滤制得水性丁腈橡胶涂料。
丁腈胶乳的固含量以重量百分比计为40％，丙烯腈含量以重量百分比计为30％。
炭黑为补强剂，采用粒径为200～500nm的中粒子热裂法炭黑。
氧化锌为活性剂，平均粒径D50为5um。
二氧化硅为比表面积大于200m2/g的气相法白炭黑。
碱液的作用是调节体系pH值，以重量百分比计，为25％的氨水溶液。
丙烯酸酯乳液为固含量以重量百分比计25％的丙烯酸-丙烯酸酯共聚乳液。
阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
金属薄板为不锈钢板/带、弹簧钢板、低碳钢板、低合金钢板、各种冷、热轧薄铁板和各种有色金属薄板，厚度较好为0.2～1.0mm。
增粘促进剂采用美国洛德公司生产的CH205或陶氏化学的715，或桂林金谷新材料有限公司的丁腈橡胶金属复合板专用增粘促进剂。
实施例二
本例的丁腈橡胶金属复合板的制备方法，所述水性丁腈橡胶涂料，以重量份计，由丁腈胶乳100份，炭黑5份，氧化锌1.5份，硫磺0.5份，去离子水20份，碱液1份，二氧化硅3份，阴离子表面活性剂0.2份，2-巯基苯并噻唑锌盐(ZMBT)0.03份，2-巯基苯并噻唑(M)0.01份，丙烯酸酯乳液0.1份，聚醚改性硅油0.2份混合搅拌均匀后，过滤制得。
丁腈胶乳的固含量以重量百分比计为35％，丙烯腈含量以重量百分比计为27％。
炭黑母膏固含量以重量百分比计为50％，二氧化硅胶体固含量以重量百分比计为40％。
氧化锌平均粒径D50为10um。
碱液以重量百分比计，为30％的氨水溶液。
丙烯酸酯乳液为固含量以重量百分比计20％的丙烯酸-丙烯酸酯共聚乳液。
其余同实施例一。
实施例三
本例的丁腈橡胶金属复合板的制备方法，所述水性丁腈橡胶涂料，以重量份计，由丁腈胶乳100份，炭黑2份，氧化锌5份，硫磺0.3份，去离子水25份，碱液3.5份，二氧化硅5份，阴离子表面活性剂0.5份，2-巯基苯并噻唑锌盐(ZMBT)0.1份，2-巯基苯并噻唑(M)0.06份，丙烯酸酯乳液1份，聚醚改性硅油0.6份混合搅拌均匀后，过滤制得。
丁腈胶乳的固含量以重量百分比计为30％，丙烯腈含量以重量百分比计为34％。
炭黑母膏固含量以重量百分比计为50％，二氧化硅胶体固含量以重量百分比计为30％。
氧化锌平均粒径D50为0.5um。
碱液以重量百分比计，为20％的氨水溶液。
丙烯酸酯乳液为固含量以重量百分比计30％的丙烯酸-丙烯酸酯共聚乳液。
其余同实施例一。
实施例四
本例的丁腈橡胶金属复合板的制备方法，所述水性丁腈橡胶涂料，以重量份计，由丁腈胶乳100份，炭黑3份，氧化锌2份，硫磺0.3份，去离子水30份，碱液1份，二氧化硅4份，阴离子表面活性剂5份，2-巯基苯并噻唑锌盐(ZMBT)0.05份，2-巯基苯并噻唑(M)0.03份，丙烯酸酯乳液0.5份，聚醚改性硅油0.5份混合搅拌均匀后，过滤制得。
丁腈胶乳的固含量以重量百分比计为40％，丙烯腈含量以重量百分比计为30％。
炭黑母膏固含量以重量百分比计为40％，二氧化硅胶体固含量以重量百分比计为20％。
氧化锌平均粒径D50为5um。
碱液以重量百分比计，为5％的氢氧化钠水溶液。
丙烯酸酯乳液为固含量以重量百分比计25％的丙烯酸-丙烯酸酯共聚乳液。
其余同实施例一。
实施例五
本例的丁腈橡胶金属复合板的制备方法，所述水性丁腈橡胶涂料，以重量份计，由丁腈胶乳100份，炭黑4份，氧化锌3份，硫磺0.3份，去离子水30份，碱液3份，二氧化硅4份，阴离子表面活性剂0.5份，2-巯基苯并噻唑锌盐(ZMBT)0.05份，2-巯基苯并噻唑(M)0.05份，丙烯酸酯乳液0.8份，聚醚改性硅油0.5份混合搅拌均匀后，过滤制得。
丁腈胶乳的固含量以重量百分比计为40％，丙烯腈含量以重量百分比计为30％。
炭黑母膏固含量以重量百分比计为40％，二氧化硅胶体固含量以重量百分比计为30％。
氧化锌平均粒径D50为5um。
碱液以重量百分比计，为1％的氢氧化钠水溶液。
丙烯酸酯乳液为固含量以重量百分比计25％的丙烯酸-丙烯酸酯共聚乳液。
其余同实施例一。
实施例六
本例的丁腈橡胶金属复合板的制备方法，所述水性丁腈橡胶涂料，以重量份计，由丁腈胶乳100份，炭黑4份，氧化锌2份，硫磺0.4份，去离子水25份，碱液2份，二氧化硅4份，阴离子表面活性剂0.5份，2-巯基苯并噻唑锌盐(ZMBT)0.05份，2-巯基苯并噻唑(M)0.03份，丙烯酸酯乳液0.5份，聚醚改性硅油0.4份混合搅拌均匀后，过滤制得。
丁腈胶乳的固含量以重量百分比计为40％，丙烯腈含量以重量百分比计为30％。
炭黑母膏固含量以重量百分比计为40％，二氧化硅胶体固含量以重量百分比计为30％。
氧化锌平均粒径D50为5um。
碱液以重量百分比计，为15％的碳酸氢钠水溶液。
丙烯酸酯乳液为固含量以重量百分比计25％的丙烯酸-丙烯酸酯共聚乳液。
其余同实施例一。
实施例七
本例的丁腈橡胶金属复合板的制备方法，所述水性丁腈橡胶涂料，以重量份计，由丁腈胶乳100份，炭黑3份，氧化锌3份，硫磺0.3份，去离子水30份，碱液3份，二氧化硅4份，阴离子表面活性剂0.4份，2-巯基苯并噻唑锌盐(ZMBT)0.06份，2-巯基苯并噻唑(M)0.04份，丙烯酸酯乳液0.5份，聚醚改性硅油0.4份混合搅拌均匀后，过滤制得。
丁腈胶乳的固含量以重量百分比计为40％，丙烯腈含量以重量百分比计为30％。
炭黑母膏固含量以重量百分比计为40％，二氧化硅胶体固含量以重量百分比计为30％。
氧化锌平均粒径D50为5um。
碱液以重量百分比计，为10％的碳酸氢钠水溶液。
丙烯酸酯乳液为固含量以重量百分比计25％的丙烯酸-丙烯酸酯共聚乳液。
其余同实施例一。

Claims (9)

1.一种丁腈橡胶金属复合板的制备方法，是将表面清洗干净的金属薄板单面或两面涂覆专用增粘促进剂后，加热使其表干，其特征在于再通过辊涂、喷涂、淋涂或浸涂方式在金属薄板上涂覆水性丁腈橡胶涂料，经过烘道加热使水性丁腈橡胶涂料中的水挥发后，转入鼓风烘箱中高温硫化得到丁腈橡胶金属复合板；
所述水性丁腈橡胶涂料，以重量份计，由丁腈胶乳100份，炭黑1.5～5.0份，氧化锌1.5～5.0份，硫磺0.2～0.5份，去离子水20～35份，碱液1.0～3.5份，二氧化硅3～5份，阴离子表面活性剂0.2～5.0份，2-巯基苯并噻唑锌盐0.03～0.1份，2-巯基苯并噻唑0.01～0.06份，丙烯酸酯乳液0.1～1.0份，聚醚改性硅油0.2～0.6份混合搅拌均匀后，过滤制得。
2.根据权利要求1所述的丁腈橡胶金属复合板的制备方法，其特征在于所述水性丁腈橡胶涂料的制备过程是：
将炭黑加入到去离子水中，制成固含量以重量百分比计为30％～50％的水分散液体炭黑母膏；将二氧化硅加入到去离子水中，制成固含量以重量百分比计为20％～40％的水分散二氧化硅胶体；将炭黑母膏、氧化锌、硫磺、阴离子表面活性剂、2-巯基苯并噻唑锌盐、2-巯基苯并噻唑和全部去离子水中的1/3～1/2充分搅拌，混合均匀后，过滤制得母膏；将丁腈胶乳、剩余的去离子水、碱液、丙烯酸酯乳液、母膏、二氧化硅胶体和聚醚改性硅油在搅拌条件下依次加入，搅拌混合均匀后，过滤制得水性丁腈橡胶涂料。
3.根据权利要求1所述的丁腈橡胶金属复合板的制备方法，其特征在于所述丁腈胶乳的固含量以重量百分比计为35％～50％，丙烯腈含量以重量百分比计为27％～34％。
4.根据权利要求1所述的丁腈橡胶金属复合板的制备方法，其特征在于所述炭黑粒径为200～500nm的中粒子热裂法炭黑。
5.根据权利要求1所述的丁腈橡胶金属复合板的制备方法，其特征在于所述氧化锌平均粒径D50为0.5～10um。
6.根据权利要求1所述的丁腈橡胶金属复合板的制备方法，其特征在于所述二氧化硅为比表面积大于200m2/g的气相法白炭黑。
7.根据权利要求1所述的丁腈橡胶金属复合板的制备方法，其特征在于所述碱液以重量百分比计，为20％～30％的氨水溶液、1％～5％的氢氧化钠水溶液或10％～15％的碳酸氢钠水溶液。
8.根据权利要求1所述的丁腈橡胶金属复合板的制备方法，其特征在于所述丙烯酸酯乳液为固含量以重量百分比计20％～30％的丙烯酸-丙烯酸酯共聚乳液。
9.根据权利要求1所述的丁腈橡胶金属复合板的制备方法，其特征在于所述阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸盐。
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